• 제목/요약/키워드: Dong River

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기계학습 분류모델을 이용한 하천퇴적물의 중금속 오염원 식별 (Identifying sources of heavy metal contamination in stream sediments using machine learning classifiers)

  • 반민정;신상욱;이동훈;김정규;이호식;김영;박정훈;이순화;김선영;강주현
    • 한국습지학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.306-314
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    • 2023
  • 하천퇴적물은 유역내 다양한 오염원으로부터 발생하는 중금속, 유기물 등 오염물질의 수용체일 뿐만 아니라 수질 오염 및 수생태 악영향을 유발할 수 있는 2차적 오염원이기에 중요한 관리대상이라고 할 수 있다. 오염된 하천퇴적물의 효과적인 관리를 위해서는 오염원에 대한 식별과 이와 연계된 관리대책의 수립이 우선되어야 한다. 본 연구는 하천퇴적물내 측정된 다양한 이화학적 오염항목 분포 특성에 기반하여 퇴적물의 주요 오염원을 식별하기 위한 방법으로서 기계학습모델의 적용성을 평가하였다. 기계학습 모델의 성능 평가를 위해 전국 4대강 수계내 주요 폐금속광산 및 산업단지 인근에서 수집된 총 356개의 하천퇴적물에 대한 중금속 10개 항목(Cd, Cu, Pb, Ni, As, Zn, Cr, Hg, Li, Al)과 토양항목 3개(모래, 실트, 점토 비율) 수질항목 5개(함수율, 강열감량, 총유기탄소, 총질소, 총인)를 포함한 총 18개 오염항목에 대한 분석자료를 활용하였다. 기계학습 분류 모델로서 선형판별분석(linear discriminant analysis, LDA)과 서포트벡터머신(support vector machine, SVM) 분류기를 사용하여 폐금속광산('광산')과 산업단지('산단') 인근에서의 하천퇴적물 시료의 분류 성능을 평가한 결과, 채취 지점 및 시기별 4가지 경우(비강우시 광산, 강우시 광산, 비강우시 산단, 및 강우시 산단)에 대한 퇴적물 시료의 분류 성능이 우수하였으며, 특히 비선형 모델인 SVM(88.1%)이 선형모델인 LDA(79.5%) 보다 퇴적물을 분류하는데 있어 보다 우수한 성능을 나타냈다. SVM 앙상블 기반 비배타적 다중라벨분류기 모델을 이용하여 각 시료채취 지점 상류 유역 1km 반경 내 지배적인 토지이용 및 오염원을 다중 타겟값으로 다중분류 예측을 수행한 결과, 폐금속광산과 산업단지의 분류는 비교적 높은 정확도로 수행하였으나, 도시와 농업지역 등 다른 비점오염원에 대한 분류정확도는 56~60%범위로 비교적 낮게 나타났다. 이는 다중라벨 분류모델의 복잡성에 비해 데이터셋의 크기가 상대적으로 작아서 발생한 과적합에 기인한 것으로 향후 보다 많은 측정자료가 확보될 경우 기계학습 모델을 적용한 오염원 분류의 정확도를 보다 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

오염퇴적물의 주요 영향인자에 따른 메탄발생 생성률 평가 (Assessment of Methane Production Rate Based on Factors of Contaminated Sediments)

  • 김동현;박형준;방영준;이승오
    • 한국방재안전학회논문집
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    • 제16권4호
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    • pp.45-59
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    • 2023
  • 세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

아유르베다'($\bar{A}yurveda$) 의경(醫經)에 관한 연구 (A Study of The Medical Classics in the '$\bar{A}yurveda$')

  • 김기욱;박현국;서지영
    • 동국한의학연구소논문집
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    • 제10권
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    • pp.119-145
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    • 2008
  • Through a simple study of the medical classics in the '$\bar{A}yurveda$', we have summarized them as follows. 1) Traditional Indian medicine started in the Ganges river area at about 1500 B. C. E. and traces of medical science can be found in the "Rigveda" and "Atharvaveda". 2) The "Charaka(閣羅迦集)" and "$Su\acute{s}hruta$(妙聞集)", ancient texts from India, are not the work of one person, but the result of the work and errors of different doctors and philosophers. Due to the lack of historical records, the time of Charaka(閣羅迦) or $Su\acute{s}hruta$(妙聞)s' lives are not exactly known. So the completion of the "Charaka" is estimated at 1st$\sim$2nd century C. E. in northwestern India, and the "$Su\acute{s}hruta$" is estimated to have been completed in 3rd$\sim$4th century C. E. in central India. Also, the "Charaka" contains details on internal medicine, while the "$Su\acute{s}hruta$" contains more details on surgery by comparison. 3) '$V\bar{a}gbhata$', one of the revered Vriddha Trayi(triad of the ancients, 三醫聖) of the '$\bar{A}yurveda$', lived and worked in about the 7th century and wrote the "$Ast\bar{a}nga$ $Ast\bar{a}nga$ hrdaya $samhit\bar{a}$ $samhit\bar{a}$(八支集) and "$Ast\bar{a}nga$ Sangraha $samhit\bar{a}$(八心集)", where he tried to compromise and unify the "Charaka" and "$Su\acute{s}hruta$". The "$Ast\bar{a}nga$ Sangraha $samhit\bar{a}$" was translated into Tibetan and Arabic at about the 8th$\sim$9th century, and if we generalize the medicinal plants recorded in each the "Charaka", "$Su\acute{s}hruta$" and the "$Ast\bar{a}nga$ Sangraha $samhit\bar{a}$", there are 240, 370, 240 types each. 4) The 'Madhava' focused on one of the subjects of Indian medicine, '$Nid\bar{a}na$' ie meaning "the cause of diseases(病因論)", and in one of the copies found by Bower in 4th century C. E. we can see that it uses prescriptions from the "BuHaLaJi(布唅拉集)", "Charaka", "$Su\acute{s}hruta$". 5) According to the "Charaka", there were 8 branches of ancient medicine in India : treatment of the body(kayacikitsa), special surgery(salakya), removal of alien substances(salyapahartka), treatment of poison or mis-combined medicines(visagaravairodhikaprasamana), the study of ghosts(bhutavidya), pediatrics(kaumarabhrtya), perennial youth and long life(rasayana), and the strengthening of the essence of the body(vajikarana). 6) The '$\bar{A}yurveda$', which originated from ancient experience, was recorded in Sanskrit, which was a theorization of knowledge, and also was written in verses to make memorizing easy, and made medicine the exclusive possession of the Brahmin. The first annotations were 1060 for the "Charaka", 1200 for the "$Su\acute{s}hruta$", 1150 for the "$Ast\bar{a}nga$ Sangraha $samhit\bar{a}$", and 1100 for the "$Nid\bar{a}na$". The use of various mineral medicines in the "Charaka" or the use of mercury as internal medicine in the "$Ast\bar{a}nga$ Sangraha $samhit\bar{a}$", and the palpation of the pulse for diagnosing in the '$\bar{A}yurveda$' and 'XiZhang(西藏)' medicine are similar to TCM's pulse diagnostics. The coexistence with Arabian 'Unani' medicine, compromise with western medicine and the reactionism trend restored the '$\bar{A}yurveda$' today. 7) The "Charaka" is a book inclined to internal medicine that investigates the origin of human disease which used the dualism of the 'Samkhya', the natural philosophy of the 'Vaisesika' and the logic of the 'Nyaya' in medical theories, and its structure has 16 syllables per line, 2 lines per poem and is recorded in poetry and prose. Also, the "Charaka" can be summarized into the introduction, cause, judgement, body, sensory organs, treatment, pharmaceuticals, and end, and can be seen as a work that strongly reflects the moral code of Brahmin and Aryans. 8) In extracting bloody pus, the "Charaka" introduces a 'sharp tool' bloodletting treatment, while the "$Su\acute{s}hruta$" introduces many surgical methods such as the use of gourd dippers, horns, sucking the blood with leeches. Also the "$Su\acute{s}hruta$" has 19 chapters specializing in ophthalmology, and shows 76 types of eye diseases and their treatments. 9) Since anatomy did not develop in Indian medicine, the inner structure of the human body was not well known. The only exception is 'GuXiangXue(骨相學)' which developed from 'Atharvaveda' times and the "$Ast\bar{a}nga$ Sangraha $samhit\bar{a}$". In the "$Ast\bar{a}nga$ Sangraha $samhit\bar{a}$"'s 'ShenTiLun(身體論)' there is a thorough listing of the development of a child from pregnancy to birth. The '$\bar{A}yurveda$' is not just an ancient traditional medical system but is being called alternative medicine in the west because of its ability to supplement western medicine and, as its effects are being proved scientifically it is gaining attention worldwide. We would like to say that what we have researched is just a small fragment and a limited view, and would like to correct and supplement any insufficient parts through more research of new records.

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